SA: обитаемые планеты и инопланетная жизнь — обычное явление во Вселенной

Фото из открытых источников

Согласно новой модели развития разумной жизни на Земле, человечество, возможно, не является чем-то исключительным, а скорее представляет собой естественный эволюционный результат для нашей планеты и, вероятно, других планет. Статья с результатами исследования была опубликована в журнале Science Advances.

Модель, которая переворачивает теорию "жестких шагов", существовавшую десятилетиями, о том, что разумная жизнь была невероятно маловероятным событием, предполагает, что, возможно, это было не так уж и сложно или маловероятно. Группа исследователей из Университета штата Пенсильвания, которая руководила работой, заявила, что новая интерпретация происхождения человечества увеличивает вероятность разумной жизни в других местах Вселенной.

«Это значительный сдвиг в наших представлениях об истории жизни», — сказала соавтор исследования профессор Дженнифер Макалади из Университета штата Пенсильвания. «Это говорит о том, что эволюция сложной жизни может быть в меньшей степени делом случая, а в большей — взаимодействием между жизнью и ее средой, что открывает новые захватывающие направления исследований в нашем стремлении понять наше происхождение и наше место во Вселенной».

Модель «жестких шагов», первоначально разработанная физиком-теоретиком Брэндоном Картером в 1983 году, утверждает, что наше эволюционное происхождение крайне маловероятно из-за времени, которое потребовалось людям для эволюции на Земле по сравнению с общей продолжительностью жизни Солнца, и поэтому вероятность обнаружения человекоподобных существ за пределами Земли крайне мала.

В новом исследовании группа ученых, в которую входили астрофизики и геобиологи, утверждала, что изначально окружающая среда Земли была неблагоприятна для многих форм жизни и что ключевые эволюционные шаги стали возможны только тогда, когда глобальная окружающая среда достигла «разрешительного» состояния.

Например, сложная животная жизнь требует определенного уровня кислорода в атмосфере. Таким образом, оксигенация атмосферы Земли посредством фотосинтезирующих микробов и бактерий была естественным эволюционным шагом для планеты, который создал окно возможностей для развития более новых форм жизни, объяснил ведущий автор новой статьи Дэн Миллс из Мюнхенского университета.

«Мы утверждаем, что разумной жизни может не потребоваться череда счастливых случаев для своего существования», — сказал Миллс. «Люди не эволюционировали „рано“ или „поздно“ в истории Земли, а „вовремя“, когда были условия. Возможно, это только вопрос времени, и, возможно, другие планеты способны достичь этих условий быстрее, чем Земля, в то время как другим планетам может потребоваться еще больше времени».

Центральное предсказание теории "жестких шагов" гласит, что во всей Вселенной существует очень мало других цивилизаций, если таковые вообще существуют. Это потому, что такие шаги, как зарождение жизни, развитие сложных клеток и возникновение человеческого интеллекта, невероятны, исходя из интерпретации Картера, что общая продолжительность жизни Солнца составляет 10 миллиардов лет, а возраст Земли составляет около 5 миллиардов лет.

В новом исследовании ученые предположили, что время появления человека можно объяснить последовательным открытием «окон обитаемости» на протяжении истории Земли, обусловленным изменениями в доступности питательных веществ, температуре поверхности моря, уровне солености океана и количестве кислорода в атмосфере.

«Эта структура повышает вероятность того, что эволюция биосферы в целом происходит грубо детерминированным или предсказуемым образом, управляемым долгосрочными тенденциями биосферы, такими как увеличение разнообразия среды обитания в ответ на однонаправленные изменения в окружающей среде поверхности Земли», — написали авторы исследования. «Эти тенденции и процессы не только будут применяться к Земле с течением времени, но и их аналоги могут применяться к другим обитаемым мирам земного типа во Вселенной».

По их словам, учитывая все взаимодействующие факторы, Земля лишь недавно стала гостеприимной для человечества — это просто естественный результат действия этих условий.

«Мы придерживаемся мнения, что вместо того, чтобы основывать наши прогнозы на продолжительности жизни Солнца, мы должны использовать геологическую шкалу времени, потому что именно столько времени требуется для изменения атмосферы и ландшафта», — сказал соавтор исследования профессор Джейсон Райт из Университета штата Пенсильвания. «Это обычные временные шкалы на Земле. Если жизнь развивается вместе с планетой, то она будет развиваться в планетарном масштабе времени в планетарном темпе».

Созданная искусственным интеллектом иллюстрация так называемого «первичного бульона», из которого зародилась жизнь на Земле после того, как планета потеплела, а в воде и атмосфере появились необходимые химические вещества.

Райт объяснил, что одна из причин, по которой модель «жестких шагов» преобладает так долго, заключается в том, что она возникла из его собственной дисциплины — астрофизики, которая по умолчанию используется для понимания формирования планет и небесных систем.

Работа группы представляет собой плод сотрудничества физиков и геобиологов, каждый из которых извлекает уроки из исследований друг друга, чтобы составить подробную картину того, как развивается жизнь на планете, подобной Земле.

«Эта статья — самый щедрый акт междисциплинарной работы», — объясняет Макалади. «Наши области были далеки друг от друга, и мы поместили их на одну страницу, чтобы добраться до вопроса, как мы сюда попали и одиноки ли мы? Была пропасть, и мы построили мост».

Исследователи заявили, что планируют проверить свою альтернативную модель, в том числе поставить под сомнение уникальный статус предлагаемых эволюционных «жестких шагов». Рекомендованные исследовательские проекты изложены в текущей статье и включают в себя такие работы, как поиск в атмосферах планет за пределами нашей солнечной системы биосигнатур, таких как наличие кислорода.

Группа также предложила протестировать требования к предлагаемым «трудным шагам», чтобы определить, насколько они трудны на самом деле, изучая одноклеточные и многоклеточные формы жизни в определенных условиях окружающей среды, таких как более низкие уровни кислорода и температуры.

Помимо предложенных проектов, команда предложила научному сообществу исследовать, являются ли инновации — такие как происхождение жизни, оксигенный фотосинтез, эукариотические клетки, многоклеточность животных и Homo sapiens — действительно единичными событиями в истории Земли. Могли ли подобные инновации независимо развиваться в прошлом, но доказательства того, что они произошли, были утеряны из-за вымирания или других факторов?

«Эта новая перспектива предполагает, что возникновение разумной жизни может оказаться не таким уж и маловероятным», — сказал Райт. «Вместо серии невероятных событий эволюция может быть более предсказуемым процессом, разворачивающимся по мере того, как это позволяют глобальные условия. Наша структура применима не только к Земле, но и к другим планетам, увеличивая вероятность того, что жизнь, похожая на нашу, может существовать где-то еще».